基于藍(lán)牙控制的智能窗簾設(shè)計(jì)

王水兵 程嘉卿

【摘 要】 如今智能化自動(dòng)化的家居慢慢取代了最開始的建立在模擬元件之上的電子家用電器。 現(xiàn)今， 家居智能自動(dòng)化控制器的研發(fā)更是被普遍認(rèn)為是未來人類私人生活品質(zhì)提升的大方向之一。而窗簾智能自動(dòng)控制器作為家居智能控制器的一分子， 在智能家居系統(tǒng)中有著不可忽視的地位。在眾多令人眼花繚亂的智能家居設(shè)備中，本文著重介紹的是一款基于藍(lán)牙的窗簾智能控制器。 本文設(shè)計(jì)的窗簾智能控制器的潛在對象是高端住宅區(qū)，醫(yī)院病房， 養(yǎng)老院和行動(dòng)不便的老年人。 該控制器的開發(fā)， 可以根據(jù)用戶個(gè)人喜好對室內(nèi)光強(qiáng)進(jìn)行控制， 體現(xiàn)的是現(xiàn)代人文關(guān)懷和科學(xué)技術(shù)的完美結(jié)合。

【關(guān)鍵詞】 藍(lán)牙控制 自動(dòng)化 窗簾系統(tǒng)

1. 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

如圖所示，全部系統(tǒng)是一個(gè)藍(lán)牙無線通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它是以STC89C51為內(nèi)核的主從設(shè)備、溫度檢測模塊、藍(lán)牙信號(hào)收發(fā)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等四大部分構(gòu)成。通信由主設(shè)備發(fā)起。在主設(shè)備端，經(jīng)由溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測窗簾周圍環(huán)境的溫度， 把溫度信號(hào)傳至單片機(jī)處理，將當(dāng)前溫度顯示在顯示模塊上，實(shí)時(shí)溫度與預(yù)設(shè)的溫度值比較后，單片機(jī)將輸出脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)至電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，來控制直流電機(jī)的制動(dòng)。

2硬件電路設(shè)計(jì)

2.1主控模塊。本系統(tǒng)最重要部分即主控，主控直接決定數(shù)據(jù)處理能力。且本系統(tǒng)的藍(lán)牙傳輸為實(shí)時(shí)系統(tǒng)，對實(shí)時(shí)控制能力和數(shù)據(jù)處理能力要求較高。基于上述考量，選用STC89C52RC芯片，其兼?zhèn)涠鄠€(gè)種類的串行通信接口，利于通信，很適用于本系統(tǒng)。

2.1.1晶振電路。晶體諧振器亦或是振蕩器的兩旁并上某些特定的電容就能夠形成一個(gè)并聯(lián)的共振電子線路。進(jìn)一步把這個(gè)特別的共振電子線路加入到負(fù)反饋電路中就能夠形成另一個(gè)振蕩電路，而這個(gè)電子線路在示波器上所顯示的波形為正弦波。另一方面能夠?qū)⒕д窨醋鲭姼性骷臈l件是頻率的值處于某個(gè)非常小的特殊的區(qū)間內(nèi)，滿足這個(gè)條件并不是一件簡單的事情，所以就算別的元器件的數(shù)值大小等等波動(dòng)區(qū)間非常的大，變化情況非常的明顯，整個(gè)振蕩器件的頻率數(shù)值也將在一個(gè)固定不變的范圍內(nèi)變化，不會(huì)有較大的波動(dòng)。

2.1.2復(fù)位電路。復(fù)位電路功能為整個(gè)系統(tǒng)供電時(shí)輸出復(fù)位信號(hào)，在電路回復(fù)至初始狀態(tài)且系統(tǒng)電源平穩(wěn)之后，不再輸出復(fù)位信號(hào)。為了防止電源開關(guān)和電源插頭分離過程中引發(fā)的震顫妨礙復(fù)位，基于電路與操作人員的安全考慮，只有在電源平穩(wěn)后經(jīng)過相當(dāng)一段的時(shí)間才可撤去恢復(fù)原位的信號(hào)。

2.2電源模塊。采用獨(dú)立供電模式的直流降速電機(jī)將220V的交流電壓通過變壓器整流成7.2V 的直流電壓給電機(jī)供電。LM1117-5.0是一種正向低壓降穩(wěn)壓器，通入1A電流時(shí)，集成穩(wěn)壓器的壓降是1.2V。它們的固有輸出電壓有1.5V、 1.8V、 2.5V、 2.85V、 3.0V、 3.3V、5.0V等多個(gè)版本，精度標(biāo)準(zhǔn)為百分之一;而穩(wěn)定輸出電壓為1.2V的穩(wěn)壓器精度則會(huì)相對高一點(diǎn)。

2.3藍(lán)牙遙控模塊。藍(lán)牙模塊可以在實(shí)時(shí)同步的狀態(tài)下，輸出與輸入端通過一種特殊形式的低頻載波來輸送信號(hào)，這種傳輸信號(hào)的方式即為跳頻技術(shù)。藍(lán)牙4.0設(shè)計(jì)為2 MHz間隔，最多有40個(gè)頻道的空間量。首個(gè)頻道在2401MHz開始，往后間隔1MHz為一個(gè)頻道，直到頻率到2480 MHz，能與所處相同網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的大多從設(shè)備傳輸信號(hào)，且主從設(shè)備的時(shí)鐘功能相結(jié)合，一般每秒可以跳1600余次。藍(lán)牙技術(shù)是以數(shù)據(jù)包為基礎(chǔ)，同時(shí)有著完備的主從架構(gòu)協(xié)議，通常主設(shè)備基準(zhǔn)時(shí)鐘一般為312.5txs，而兩個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成一個(gè)槽。運(yùn)行于不需授權(quán)的2.4GHz ISM頻段。

2.4溫度檢測模塊。選擇DS18B20作為溫度傳感器，它進(jìn)行溫度檢測功能僅需一根數(shù)據(jù)線，通常稱這種為“一線總線”的數(shù)字溫度傳感器。其單總線接口方式具備優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性，很好的抗干擾性，可用于許多惡劣環(huán)境的實(shí)地實(shí)時(shí)溫度度量，且兼具使用便利等優(yōu)點(diǎn)，使得使用者能夠輕松地構(gòu)建傳感器網(wǎng)。

2.5電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊?；诰唧w電路情況分析，采用PWM信號(hào)作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)選用L9110 驅(qū)動(dòng)板。通過馬達(dá)操控驅(qū)動(dòng)芯片L9110是給操控與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)研發(fā)的具有兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸通道的通過推拉的形式工作的功率增強(qiáng)型特別專制的綜合電路元器件。將各個(gè)不相干的分開制作的電路集中于單片集成的精密電路內(nèi)，故而外部與各個(gè)電路相關(guān)聯(lián)的元器件所需花費(fèi)大幅減少，整體穩(wěn)定性提升。

該芯片具備優(yōu)良的抗干擾特性;雙發(fā)送端可以直接控制電機(jī)的雙向運(yùn)動(dòng)，其具備極強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)性能，各個(gè)通道均可通過750至800mA的連續(xù)電流，達(dá)到頂峰是電流甚至可到1.5至2.0A;另一方面它還具備極小的發(fā)送極限負(fù)荷能量變化;內(nèi)含的形狀有如夾裝二極管可以在工作時(shí)放出由電感催生的負(fù)擔(dān)荷載的的逆向突發(fā)電流，協(xié)助它在控制操作繼電器來控制電流開關(guān)變化、與交流不同的工作電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或控制通斷的功率管子的應(yīng)用上更加穩(wěn)定可控。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

每當(dāng)傳感器模塊接收到傳送的數(shù)據(jù)且判別為正確時(shí)，中斷程序會(huì)將T1端口執(zhí)行初始化操作，緊接著會(huì)收到兩個(gè)模塊傳遞的新數(shù)據(jù)，相較判斷以后輸送到命令地址從而對電機(jī)執(zhí)行驅(qū)動(dòng)及經(jīng)由顯示器呈現(xiàn)。接收到控制器傳達(dá)的指令后，步進(jìn)電機(jī)判斷該指令正確與否，假如錯(cuò)誤則返回操作，如若正確就接著執(zhí)行指令，相較做出對應(yīng)的動(dòng)作，每當(dāng)窗簾和推拉窗運(yùn)動(dòng)至設(shè)定的地點(diǎn)時(shí)靜止。

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作者簡介：王水兵（1965-），男，漢族，湖北武漢市，武漢紡織大學(xué)電子與電氣工程學(xué)院工程中心，研究方向：醫(yī)療設(shè)備開發(fā)